4.3 牛顿第二定律 课件（共15张PPT）

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4.3 牛顿第二定律
新课导入
如果你是一名F1赛车设计师，要求赛车在起跑时获得较大的加速度，可以通过什么实现？
学习目标
1.掌握牛顿第二定律的文字表述和数学表达式；
2.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的；
3.理解并应用牛顿第二定律解决问题。
复习回顾
数据处理得：
实验结论：
当m一定时，a和F成正比
1、质量m一定，加速度a与力F的关系
复习回顾
2、力F一定，加速度a与质量m的关系
数据处理得：
m
实验结论：
当F一定时，a和m成反比
牛顿第二定律的内容
m
1
a

F一定时
a

F
m一定时
m
F
a

ma
F

kma
F
=
内容：物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。加速度的方向与合外力的方向一致。
牛顿第二定律的表达式
当 k =1时， F = ma= 1 kg×1m/s2 = 1 kg·m/s2
把 1 kg·m/s2 叫做一个单位的力
1 N = 1 kg·m/s2
选用国际单位制时： F = ma
F=kma中k的取值是多少
牛顿第二定律的理解 F=ma
从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力推一个的物很重的箱子时却推不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？应该怎样解释这个现象？
F
F阻
F=ma
合外力
牛顿第二定律的理解 F=ma
同体性：F、m、a是对同一个物体而言
矢量性：加速度的方向总与合外力方向相同
瞬时性：同时产生，同时变化，同时消失
独立性：作用于物体的每一个力都会产生相应的加速度，其大小和方向与物体所受的其他外力无关。物体的加速度则是每个力所产生加速度的合加速度（矢量和）。
m
F1
F2
m
M
F
牛顿第二定律的应用
例1:在平直路面上，质量为1100 kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100 km/h时取消动力，经过70 s停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000 N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。
解：当汽车取消动力后，只受阻力作用，汽车做匀减速直线运动
此时加速度：
由牛顿第二运动定律：
汽车受到的阻力是437 N，方向与运动方向相反。
牛顿第二定律的应用
例1:在平直路面上，质量为1100 kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100 km/h时取消动力，经过70 s停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000 N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。
解：当汽车重新起步后，受到牵引力和阻力的共同作用，汽车做匀加速直线运动
汽车所受的合力：
由牛顿第二运动定律：
重新起步产生的加速度是1.42 m/s2，方向与运动方向相同。
牛顿第二定律的应用
例2：某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度（图4.3-4）。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度。
方法一：
解：以小球为研究对象，受力如图所示，拉力与重力的合力水平向右
根据牛顿第二定律
牛顿第二定律的应用
例2：某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度（图4.3-4）。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度。
方法二：
解：以小球为研究对象，受力如图所示，建立坐标系进行正交分解，竖直方向合外力为零，水平方向有加速度
竖直方向：
水平方向：
两式联立可得：
解决问题
如果你是一名F1赛车设计师，要求赛车在起跑时获得较大的加速度，可以通过什么实现？
牛顿第二定律小结
牛顿第二定律
内容：物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。加速度的方向与合外力的方向一致
表达式：F=ma
理解：同体性，矢量性，
瞬时性，独立性
应用